chmi 2227f biochimie i
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CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. 1
CHMI 2227FBiochimie I
Peptides-Structure et propriétés générales
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Peptides Les peptides sont des polymères d’acides aminés;
Les blocs de bases d’acides aminés (résidus) sont liés les uns aux autres par un lien covalent appelé lien peptidique.
1 2
1 2
Un dipeptide
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Peptides
Les polypeptides et protéines sont simplement des chaînes plus ou moins longues d’acides aminés liés ensemble par des liens peptidiques:
Si moins de 20 résidus: oligopeptide; Si plus de 20 résidus mais de masse moléculaire (Mr) < 10,000 Da: polypeptides. Si Mr > 10 kDa: protein.
Terminologie spéciale: Dipeptide (2 résidus) / Tripeptide (3 résidus) / Tétrapeptide (4 résidus) / Pentapeptide (5 résidus) /
Ect, ect, ect.
Note: 1 Da (dalton) = 1 g /mol.
Petit truc: Mr d’un polypeptide/protéine ~ nombre d’acides aminés x 110 Da.
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Peptides - polarité
Chaque peptide possède une polarité: Une extrémité où le groupe NH2
(celui lié au C) ne fait pas partie d’une liaison peptidique: extrémité (ou bout) N-terminale;
Une extrémité où le groupe COOH (celui lié au C) ne fait pas partie d’un lien peptidique: extrémité (ou bout) C-terminale;
Par convention: le bout N-terminal est toujours placé à gauche, alors que le bout C-terminal est toujours à droite.
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Peptides - nomenclature
On utilise différentes façons pour écrire un polypeptide (trait d’union = lien peptidique) :
Tyrosyl-glycyl-glycyl-phénylalanyl-leucine Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu Y-G-G-F-L YGGFL
Notez que le peptide est toujours écrit avec le N-ter à gauche et le C-ter à droite (NH2COOH).
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Peptide: hydrolyse La composition (et NON PAS la séquence) en acide aminés d’un
peptide est déterminée en hydrolysant tout d’abord le peptide:
Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu Gly2, Leu, Phe, Tyr
Les acides aminés sont alors purifiés par chromatographie liquide à haute pression (HPLC). Leur détection se fait souvent par absorbance UV.
Pour détecter les acides aminés qui n’absorbent pas l’UV (vous savez lesquel….), on doit d’abord dériver les acides aminés, c’est-à-dire leur coupler chimiquement une molécule qui, elle, absorbe l’UV.
La quantification et l’identification des acides aminés se fera à l’aide de solutions standards d’acides aminés qu’on aura séparé avec le même système lors d’une expérience préliminaire.
6 M HCl
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Analyse des acides aminésDétection des acides aminés
Alors qu’on peut détecter Trp, Phe et Tyr grâce à leur A260-280nm, c’est impossible pour les autres acides aminés;
La ninhydrine réagit avec le groupe amine des acides aminés, générant un produite de couleur pourpre (jaune dans le cas de Pro).
La réaction à la ninhydrine permet alors de détecter et quantifier (A570nm) les acides aminés éluant des fractions lors de la chromatographie par échange d’ions.
O
O
OHOH
Ninhydrine Acide aminé
2
O
O
N
O
O
CH
R
COO-
NH3+
CO2
Pourpre!!
R-HC=O
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Chromatographie liquide à haute pression (HPLC)
PITC = phenylisothiocyanate PTC = phenylthiocarbamyl
http://www.protein.iastate.edu/aaa.html
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Chromatographie liquide à haute pression (HPLC)
La quantité relative de chaque acide aminé est donnée par l’aire sous la courbe.
http://www.protein.iastate.edu/aaa_figure3.html
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Peptide - ionisation Chaque peptide peut exister sous différentes formes protonées, dépendant du pH et
de sa composition en acides aminés:
Les groupes amino et carboxy terminaux peuvent être protonés/ionisés exactement comme pour l’acide aminé libre;
La chaîne latérale peut aussi être ionisée, si des groupes ionisables sont présents;
Les groupes NH2 et COOH impliqués dans la liaison peptidique ne sont PAS ionisables.
Ainsi, il existera pour chaque peptide/protéine une valeur de pH où le peptide/protéine ne possèdera pas de charge nette: ce pH sera le point isoélectrique du peptide/protéine en question.
Exemple: ionisation du peptide GAVFD à pH 2, 6 et 12.
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Exemples de peptides1. Aspartame: sucre artificiel
2. Ocytocine: stimule les contractions utérines
Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH2
Résidu de glycinamide: 2HN-CH2-CONH2
S S
Pont disulfure
H3N+-CH-C-NH-CH-C-OCH3
COO-
CH2
CH2
O
OAsp-Phe-methyl ester
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Exemples de peptides3.Insuline
Pont disulfure intrachaîne
Pont disulfure interchaîne
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Exemples de peptides4.Cystic Fibrosis Transductance Regulator
Chaîne polypeptidique de 1480 acides aminés;
Responsable du transport des ions chlorure de part et d’autre de la membrane cellulaire;
La mutation de F508 mène à une protéine non-fonctionnelle et à la fibrose kystique.
Quelle est la Mr approximative de CFTR?
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Propriétés générales des protéines1. Les protéines varient beaucoup selon leur Mr.
ProtéineMr
(kDa)# résidus # chaînes
Insuline 5.7 51 2Cytochrome c 13 104 1Ribonucléase A 13.7 124 1Lysozyme 13.9 129 1Myoglobine 16.9 153 1Chymotrypsine 21.6 241 3Chymotrypsinogène 22 245 1Hémoglobine 64.5 574 4Albumine sérique 68.5 550 1Hexokinase 102 800 2Immunoglobuline G 145 1,320 4RNA polymérase 450 4,100 5Apolipoproteine B 513 4,536 1Glutamate déshydrogenase
1,000 8,300 40
Source: Biochemistry. Lehninger.
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Protéines multimériques Les protéines ayant plus qu’une chaîne
polypeptidique sont dites multimériques; Différents types de protéines multimériques existent:
Homo/oligomères: 2 copies ou plus de la même chaîne d’acides aminés;
Hétéromères: différentes chaînes polypeptidiques forment la protéine.
Les composantes polypeptidiques d’une protéine multimérique (i.e. les sous-unités) peuvent être maintenues ensemble de plusieurs façons:
Ponts disulfure Liaisons hydrogène Interactions hydrophobes Interactions électrostatiques
Les protéines multimériques nécessitent, la plupart du temps, que toutes leurs sous-unités soient présentes pour être fonctionnelles.
Plusieurs protéines multimériques peuvent changer de partenaire, ce qui permet par exemple de les inhiber/activer, ou de leur donner une fonction différente.
Monomère/sous-unité
Homodimère
1 1
Hétérodimère
1 2
Liaisons hydrogène:N-H ----- O-H N-H ----- NO-H ----- O=C N-H ----- O=C
Interactions hydrophobes:-CH3 CH3- CH3
Interactions électrostatiques:COO- ----- H3
+N
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Importance des protéines multimériques- polarité planaire des cellules
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Importance des protéines multimériques- polarité planaire des cellules
Nature Genetics 38, 21 - 23 (2006)
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Propriétés générales des protéines2. Les protéines varient beaucoup selon leur pI.
Protéine pI
Pepsine 1
Albumin de l’œuf 4.6
Albumine sérique 4.9
Uréase 5
-lactoglobuline 5.2
Hémoglobine 6.8
Myoglobine 7
Chymotrypsinogène 9.5
Cytochrome c 10.7
Lysozyme 11
Source: Biochemistry. Lehninger.
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Propriétés générales des protéines3. Fréquence de la composition en acides aminés
Nombre de résidus par molécule de protéine
Acide aminé
Cytochrome c humain
Chymotrypsinogène bovine
Ala 6 22
Arg 2 4
Asn 5 15
Asp 3 8
Cys 2 10
Gln 2 10
Glu 8 5
Gly 13 23
His 3 2
Ile 8 10
Nombre de résidus par molécule de protéine
Acide aminé
Cytochrome c humain
Chymotrypsinogène bovine
Leu 6 19
Lys 18 14
Met 3 2
Phe 3 6
Pro 4 9
Ser 2 28
Thr 7 23
Trp 1 8
Tyr 5 4
Val 3 23
Total 104 245
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Propriétés générales des protéines3. Fréquence de la composition en acides aminés
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Propriétés générales des protéines4. Les protéines peuvent inclure d’autres groupements que des acides aminés.
Classe Groupe prosthétique
Exemple
Lipoprotéine Lipides 1-lipoprotéine (sang)
GlycoprotéineCarbohydrates (sucres)
Immunoglobuline G (sang)
PhosphoprotéineGroupement phosphate
Caséine (lait)
HémoprotéineHème (porphyrine à atome de Fer)
Hémoglobine
FlavoprotéineNucléotides flavines
Succinate déshydrogénase
Métalloprotéine
Fe
Zn
Ca
Cu
Ferritine
Alcool déshydrogénase
Calmoduline
Plastocyanine
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Propriétés générales des protéines5. Les protéines adoptent une forme bien précise.
Chaque polypeptide adopte une forme ou conformation précise.
Cette conformation est unique à chaque polypeptide;
Une protéine qui adopte la bonne conformation est dite native;
Toute altération de la conformation d’une protéine (p.ex. par chauffage) dénature la protéine et mène généralement à son inactivation.
Protéine globulaire
Protéine filamenteuse (ou en bâtonnets)
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